Breaking News

Drabina Jacoba

Konstrukcja jest jak zwykle bardzo prosta. Całe urządzenie składa się układu zasilającego wysokim napięciem (najczęściej transformator) oraz z dwóch elektrod wygiętych w kształt litery V. Odległość między elektrodami jest największa na górze i maleje ku dołowi. Około centymetra nad podstawą znajduje się punkt najbliższego zbliżenia się elektrod. Idąc niżej elektrody ponownie się rozszerzają. Jeżeli punkt najbliższego zbliżenia byłby w miejscu mocowania elektrod do podstawy, wtedy owa podstawa uległa by uszkodzeniu na wskutek wysokiej temperatury jaką wytwarza łuk elektryczny. Minimalna odległość między elektrodami musi być możliwie największa, ale taka aby mogła przeskoczyć iskra. Maksymalne rozstawienie musi być dobrane eksperymentalnie, ale najczęściej wynosi 4-5 krotność minimalnego rozstawienia.

W miejscu największego zbliżenia się elektrod następuje zapalenie łuku elektrycznego. W łuku elektrycznym występuje temperatura rzędu kilku tysięcy stopni, więc następuje błyskawiczne ogrzanie się powietrza przez które płynie prąd. Gorące powietrze jest lżejsze od zimnego powietrza, więc unosi się do góry. Ponieważ powietrze to jest zjonizowane (jest plazmą), posiada dużo mniejszy opór elektryczny niż zimne i niezjonizowane powietrze pod łukiem, więc dalej przewodzi prąd, mimo iż podczas wędrówki do góry zwiększa się odległość między elektrodami, gdzie w normalnych warunkach wyładowanie nie powinno wystąpić ze względu na zbyt dużą odległość.
Iskra wędruje do góry aż do momentu gdy odległość między elektrodami będzie zbyt duża aby mogła przeskoczyć iskra nawet w silnie zjonizowanym i gorącym powietrzu. Po dojściu do końca elektrod iskra powinna zgasnąć i zapalić się od nowa na dole drabiny w miejscu największego zbliżenia się elektrod. Wtedy cały cykl się powtarza.
Jeżeli po dojściu na szczyt drabiny iskra nie zgaśnie znaczy to że ta maksymalna odległość jest za mała i trzeba ją zwiększyć (zwiększyć kąt rozwarcia elektrod lub wydłużyć drabinę). Jeżeli po zgaśnięciu na górze drabiny nie zapala się ponownie na dole, trzeba zmniejszyć minimalną odległość między elektrodami.

Elektrody muszą być proste i odpowiednio grube. Krzywe elektrody mogą powodować gubienie iskry lub nierówną prędkość wznoszenia. Zbyt cienkie elektrody przy zbyt wysokim natężeniu prądu mogą ulec stopieniu. Elektrodami mogą być druty miedziane lub stalowe.
Do zasilania urządzenia potrzebne jest źródło prądu o napięciu co najmniej 5kV (może ty być odpowiednio silna przetwornica na bazie transformatorka od TV). Musi to być prąd ciągły (może być z przetwornicy impulsowej o ile impulsy nie są zbyt rzadkie, min. to 25Hz). Jeżeli prąd nie będzie dosyć ciągły, iskra nie będzie się przesuwać do góry.
Dostarczany prąd musi mieć odpowiednie natężenie. Prąd mniejszy niż 100uA może okazać się zbyt słaby by rozgrzać powietrze na tyle by unosiło łuk do góry. Zbyt duży prąd (powyżej 10mA) powoduje nadmierne nagrzewanie się elektrod i wpływa negatywnie na kolor iskry (staje się żółta). Optymalny prąd to taki, który generuje ciągłą iskrę o kolorze fioletowym.

drabina_jacoba

About Krzysztof Kruszka

Check Also

m_ynek_franklina__2_

Młynek Franklina

Młynek Franklina – prosty przyrząd służący do demonstracji oddziaływań elektrostatycznych. Stosowany jest we wczesnym etapie …